“UASB +射流曝气活性污泥法+铁盐沉淀”“UASB +射流曝气活性污泥法+铁盐沉淀”

中国环境学会  2011年 03月28日

  摘要:本文结合企业的实际介绍了采用“常温低负荷UASB反应器+完全混合射流曝气活性污泥法+铁盐沉淀法”对啤酒厂高浓度有机废水的治理,即选用“初沉池→调节池→UASB反应器→曝气池→二沉池→砂滤池”的污水处理工艺处理啤酒厂污水。经过实际运行证明,该方法比较成熟、工艺合理、费用较低,可达到较高的排放标准要求。


  关键词:啤酒厂废水、污水处理、UASB反应器、射流曝气活性污泥法
   
  一、前言
 

  随着人民生活水平的不断提高,我国的啤酒工业发展迅速,啤酒产量较过去有了大幅度提高,已成为世界五大啤酒生产国之一。啤酒厂污水中主要污染物有碱性洗涤剂、纸浆、染料、浆糊、残酒和其它杂质等,特点是高碱度、高温度、高浓度有机物(CODcr含量可达到1100mg/L以上)、生化处理难度高等特点。在国内外,传统活性污泥法、接触氧化等工艺已广泛地应用于啤酒厂废水的处理中。近年来,国内开始研究和使用SBR法、以及采用UASB工艺再进行后续好氧处理工艺处理啤酒厂废水。本文介绍了某啤酒厂采用“常温低负荷UASB反应器+完全混合射流曝气活性污泥法+铁盐沉淀法“对啤酒厂高浓度有机废水的治理情况,通过实际运行效果来看,该方法对污水中污染物的去除效率较高、可达到较高的环境排放标准、运行费用较低,具有良好的环境效益、经济效益和社会效益。


  二、工程概况


  某啤酒厂目前年生产啤酒8万吨,啤酒生产以大麦和大米为原料,辅之以啤酒花和鲜酵母,经较长时间的发酵酿造而成。啤酒厂废水主要来自麦芽车间、糖化车间、发酵车间、灌装车间以及生产冷却废水等。部分车间的定期消毒和各车间的冲洗地面也要排出一些废水。此外,啤酒厂还排出一定数量的生活污水。啤酒厂排放的污水与其他行业不同,污染成分属有害无毒,主要是有机污染物,其污水成分主要含有糖化麦糟、糖类、果胶、啤酒花、酵母残渣、蛋白质、纤维素等有机物和少量无机盐类。
  该啤酒厂污水处理工程设计规模:Q=3000m3/d,设计进水水质和出水水质见表1,该啤酒厂污水处理工程排水执行《辽宁省污水综合排放标准》(DB 21/1627-2008)直排标准。
  表1         该污水处理工程进出水设计指标

  项目

设计

水量

实际

水量

CODcr

(mg/L)

BOD5

(mg/L)

NH3-N

(mg/L)

SS

(mg/L)

pH

(mg/L)

设计进水水质

3000

1500

2500

1600

15

550

6-10

设计出水水质

3000

1500

50

10

10

20

7-9

设计去除率

/

/

95%

95%

33.3%

85%

/

  

  三、处理工艺
 

  (一)工艺流程
  该啤酒厂废水由旋转式格栅除污机除去大块漂浮物后进入集水池,再用泵提升进入微滤机,去除麦糠等悬浮物后自流入初沉池,去除大部分悬浮物后进入调节池,充分地调节水量、均衡水质,然后用泵提升进入UASB反应器,在厌氧细菌的作用下,将大部分有机物转化为沼气和水,产生的沼气经收集净化后高空燃烧排放。UASB反应器出水自流入曝气池,同时加入硫酸亚铁,在好氧菌的作用下去除污水中的剩余有机物,在硝化和反硝化细菌的作用下,将氨氮转化为硝酸盐和氮气,并通过铁盐沉淀,将溶解性的磷酸盐转化为不溶性的磷酸盐。曝气池出水在二沉池内进行泥水分离,出水流入砂滤池,经过滤后流入清水池,达标排放。砂滤池定期进行反冲洗,冲洗后的废水就近排入下水管网,再流入污水站重新处理。
  二沉池内沉淀的活性污泥一部分回流到曝气池以维持曝气池内活性污泥浓度,多余的活性污泥则作为剩余污泥排放到集泥池。初沉污泥、UASB反应器的剩余污泥也排放到集泥池,再提升到污泥浓缩池进行浓缩,浓缩后的污泥利用带式压滤机进行污泥脱水:压滤机滤液回流到集水池重新处理;脱水后的污泥含水率在80%左右,可以直接外运,用作农肥或绿化用肥。其工艺流程见图1。 

 

  (二)UASB反应器
  UASB反应器由污泥反应区、气液固三相分离器(包括沉淀区)和气室三部分组成。在底部反应区内存留大量厌氧污泥,具有良好的沉淀性能和凝聚性能的污泥在下部形成污泥层。要处理的污水从厌氧污泥床底部流入与污泥层中污泥进行混合接触,污泥中的微生物分解污水中的有机物,把它转化为沼气。沼气以微小气泡形式不断放出,微小气泡在上升过程中,不断合并,逐渐形成较大的气泡,在污泥床上部由于沼气的搅动形成一个污泥浓度较稀薄的污泥和水一起上升进入三相分离器,沼气碰到分离器下部的反射板时,折向反射板的四周,然后穿过水层进入气室,集中在气室沼气,用导管导出,固液混合液经过反射进入三相分离器的沉淀区,污水中的污泥发生絮凝,颗粒逐渐增大,并在重力作用下沉降。沉淀至斜壁上的污泥沼着斜壁滑回厌氧反应区内,使反应区内积累大量的污泥,与污泥分离后的处理出水从沉淀区溢流堰上部溢出,然后排出污泥床。

 

  (四)主要构筑物及设计参数
  该啤酒厂污水处理工程包括污水处理系统和污泥处理系统两大部分,其中污水处理系统主要包括:格栅除污机、格栅池、集水池、微滤机、初沉池、调节池、UASB反应器、曝气池、二沉池、砂滤池、清水池、格栅间、砂滤池操作间和微滤机房等;污泥处理系统主要包括:集泥池、污泥浓缩池、带式压榨过滤机、综合机房等。主要构筑物及设计参数如下:
  1、初沉池
  沉淀去除部分比重较大的悬浮物质,为斜管沉淀池。初沉池1个,钢筋混凝土结构,长×宽×深 = 14×4×6m,沉淀区有效面积为45m2,水力负荷2.8m3/m2·h,最大水力负荷3.5m3/m2·h。
  2、调节池
  调节水量,均衡水质。为了强化混合效果,池内安装潜水搅拌机。调节池1个,钢筋混凝土结构,长×宽×深 = 14×9×6m,有效水深5.5m,有效容积640m3,废水停留时间5小时。
  3、UASB反应器
  采用常温厌氧。UASB反应器1个,Ф15,有效水深6m,有效容积1580m3,废水停留时间为12.7小时,容积负荷为4.2 kgCODcr/m3·d。
  4、曝气池
  借助于好氧微生物的吸附、分解和氧化作用,去除有机污染物。其型式是完全混合式,曝气方式为自吸式射流曝气,曝气设备为JA-100-G型射流曝气成套设备。曝气池共分3格,每格安装上射流曝气成套设备和充氧泵后,串联运行。为了脱磷,在曝气池内投加硫酸亚铁(FeSO4.7H2O)作为沉淀剂,投加量为250Kg/d。投加浓度为10%,则药液体积为2500L/d。
  曝气池1个,钢筋混凝土结构,长×宽×深 = 14×13.5×6.5m,有效水深6m,有效容积1000m3,废水停留时间9.6小时。
  为了便于控制曝气池的运行方式,池内安装3台在线溶解氧测定仪,每格1台,根据溶解氧浓度自动控制充氧泵的启停。
  工艺条件:
  pH 6~9;
  水温:10~35℃;
  溶解氧:1~2mg/L;
  污泥浓度:2.5~3g/L;
  污泥回流比:50~100%;
  容积负荷:0.37kgBOD5去除/m3.d;
  污泥负荷:0.12~0.15KgBOD5/kgMLVSS•d。
  5、二沉池
  曝气池的配套设施,其作用是使活性污泥从混合液中分离出来。为辐流式沉淀池,周边进水,周边出水,内装刮吸泥机。二沉池1个,钢筋混凝土结构,Ф15×4m,沉淀区有效面积为150m2,池边有效水深4m,水力负荷0.83m3/m2·h。
  6、砂滤池
  过滤除去废水中残留的悬浮物,为快滤池。砂滤池1个,钢筋混凝土结构,长×宽×深 = 9.8 × 2.6 × 3.2m,分4格,过滤面积19m2,滤速6.4m/h,反冲强度为14L/m2.S。
  7、清水池
  储存砂滤池出水,便于砂滤池反冲洗。清水池1个,钢筋混凝土结构,与砂滤池合建于地下,长×宽×深 = 10.8 × 2.6 × 2.7m,有效容积65m3。
  8、集泥池
  汇集各种污泥,便于提升浓缩。集泥池1个,钢筋混凝土结构,长×宽×深 = 3 × 3 × 3m,有效水深2.8m,有效容积20m3。
  9、污泥浓缩池
  对污泥进行浓缩,便于脱水。浓缩池1个,钢筋混凝土结构,Ф6×3.5m,池边有效水深3.5m,有效容积86m3。
  10、带式压榨过滤机
  为了提高污泥回收率,在污泥中加入污泥调理剂——阳离子型聚丙烯酰胺(+PAM),投加量为2.0~3.0Kg/吨污泥(绝干) ,每天的用量约为5Kg。投加浓度为1‰,药液体积为5m3。


  (五)主要设备
  污水处理工程主要设备见表2
  表2    主要设备表

   

规格或型号

数量

 

旋转式格栅除污机

XGS-500

1

栅隙3mm,功率1.1Kw,不锈钢

提升泵

150WQ150-15-11

2

11备,流量150 m3/h,

扬程15m,电机功率11Kw

潜水搅拌机

QJB0.85/8-260/3-740

1

电机功率0.85Kw,不锈钢材质

QJB1.5/8-400/3-740

1

电机功率1.5Kw,不锈钢材质

微滤机

GLG-2000

1

栅隙1.2mm

污泥收集装置

WF-600

4

UPVC材质

pH自动调节装置

/

1

 

电磁流量计

DN200

1

 

进水泵

SLW150-200A

2

11备,流量179m3/h

扬程10m,电机功率为11Kw

JY-UASB

反应器成套装置

JY-UASB

6

 

布水器

WS-1000

64

UPVC材质

气室

TP-2550×800-A

66

PP材质

TP-2550×950-A

66

PP材质

TP-2550×250-A

6

PP材质

TP-2550×350-A

6

PP材质

TP-16400×600-B

4

碳钢防腐

排泥装置

EM-3

4

UPVC材质

沼气收集装置

HS-1000

1

不锈钢材质

水封式阻火器

WJ-500×800

1

碳钢防腐

沼气高空燃烧装置

/

1

 

充氧泵

SLW200-200I

4

22备,流量400m3/h,扬程12.5m,功率22Kw

射流曝气成套设备

JA-100-G

20

 

溶药搅拌机

JBR-500

1

电机功率1.1Kw

机械驱动

隔膜式计量泵

JXM-530/0.3

2

11备,流量100530L/h

压力0.3Mpa,功率1.1Kw

传动刮吸泥机

GFGD-15

1

电机功率1.5Kw

污泥回流排放泵

SLWD100-160

2

流量65m3/h,扬程6m,功率2.2Kw

污泥提升泵

80WQ30-15-3

2

11,流量30m3/h,扬程15m,3Kw

悬挂式浓缩机

GFNZ-6

1

电机功率1.1Kw

带式压榨过滤机

/

1

 

射流曝气成套设备

JA-100-G

12

 

在线溶解氧测定仪

/

3

 

砂滤池反冲洗泵

DFW200-200(I)/4/11

2

新增,11备,流量200m3/h

扬程12.5m,功率11Kw

配电自控设备

/

1

 

 

     四、处理效果


  该啤酒厂污水处理工程于2008年建成投产,目前实际处理污水量为1500m3/d,通过CODcr自动监测系统的在线监测结果来看,其出水CODcr浓度保持在38~45 mg/L之间,排放水质的各项指标均能达到《辽宁省污水综合排放标准》(DB 21/1627-2008)中的直排标准(该标准严于《啤酒工业污染物排放标准》(GB19821-2005))。
 

  五、运行成本


  该污水处理工程总投资1225.8万元,人员配制8人。经过近2年的实际运行来看,该啤酒厂污水处理工程运行成本为1.2元/m3。


  六、结论
 

  1、采用“常温低负荷UASB反应器+完全混合射流曝气活性污泥法+铁盐沉淀法”处理啤酒厂高浓度有机废水具有工艺简单、工程稳定可靠、管理操作方便、占地面积小、投资省和运行费用低的优点。
  2、该污水处理工程经过2年来的运行,证明了污染物去除效果较好,CODcr、BOD5去除效率稳定在90%以上。因此,该工程的成功为大中型啤酒生产企业的污水处理提供了一定的经验。
   
  参考文献
  1、化学工业出版社组织编写. 水处理工程典型设计实例. 北京:化学工业出版社 环境科学与工程出版中心,2001.5
  2、王凯军 秦人伟.  发酵工业废水处理. 北京:化学工业出版社 环境科学与工程出版中心,2000.9
  3、吴将津 王凯军 丁庭华等. 三废处理工程技术手册(废水卷). 北京:化学工业出版社,2001.4
   
  作者简介:
  郭宏伟(1976年10月),女(汉族),辽宁鞍山,1999年7月毕业于辽宁大学  环境与生命科学学院  环境学专业, 环境学理学学士、新闻学文学学士(双学士学位),现工作于鞍山市环境保护研究所,工程师,主要从事环境保护科研与管理、清洁生产、环境影响评价等工作。
  联系地址:辽宁省鞍山市铁东常青街3-2号   鞍山市环境保护研究所   114004
  联系电话: 13898007070     e-mail:ghongweizz@126.com
   

 
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